JP2004151559A - Display unit and electronic device - Google Patents

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JP2004151559A
JP2004151559A JP2002318628A JP2002318628A JP2004151559A JP 2004151559 A JP2004151559 A JP 2004151559A JP 2002318628 A JP2002318628 A JP 2002318628A JP 2002318628 A JP2002318628 A JP 2002318628A JP 2004151559 A JP2004151559 A JP 2004151559A
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Hisatoku Kawakami
久徳 川上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for suppressing a lowering of visibility caused by surface reflection in a display unit for changing over a display mode and a mirror mode. <P>SOLUTION: The display unit has a transmission polarization axis variable means (214), a first polarization selection means (231) arranged at an observation side of the transmission polarization axis variable means, transmitting first polarized light and reflecting second polarized light; a second polarization selection means (215) arranged rearward of the transmission polarization axis variable means, transmitting third polarized light, and absorbing or reflecting fourth polarized light; and an illumination means (220) arranged rearward of the second polarization selection means and irradiating the second polarization selection means with light. The illumination means is provided with a reflection and condensing pattern (224a) for reflecting light incoming from the second polarization selection means in the state that it is condensed in an optical axis direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示装置及び電子機器に係り、特に、携帯型電子機器に搭載する場合に好適な表示装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶などの電気光学物質に電界を印加することによってその光学状態を制御し、所望の表示画像を形成する各種の電気光学装置が知られている。このような電気光学装置は、テレビジョン装置やモニタ装置などの定置式の電子機器を始めとして、携帯電話や携帯型情報端末などの携帯型電子機器にまで広く用いられている。
【０００３】
図６には、携帯電話などの携帯型電子機器に搭載されている液晶表示装置の構成例を模式的に示す。この液晶表示装置１００は、液晶パネル１１０と、この液晶パネル１１０の背後に配置されたバックライト１２０とを備えたものである。液晶パネル１１０は、ガラスなどの透明な基板１１１と１１２とがシール材１１３により貼り合わされたものであり、両基板１１と１１２との間において液晶１１４がシール材１１３によって封入された状態となっている。基板１１１，１１２の内面上にはそれぞれ液晶１１４に電界を印加するための電極が形成されている。また、基板１１１，１１２の外面上にはそれぞれ偏光板１１５，１１６が貼着されている。
【０００４】
一方、バックライト１２０には、冷陰極管やＬＥＤ（発光ダイオード）などで構成される光源１２１と、光源１２１の側方に配置される光源反射板１２２と、光源１２１の側方に配置された導光板１２３と、導光板１２３の背後に配置された光反射シート１２４とが設けられている。導光板１２３は、側方に配置された光源１２１から導入された光を光反射シート１２４とともに偏向させ、前方に配置された液晶パネル１１０に向けて照射するように構成されている。
【０００５】
上記の導光板１２３の前面側には、光拡散シート１３１及びプリズムシート１３２，１３３が配置される。これらのプリズムシート１３２，１３３は、それぞれ、所定方向に伸びる断面三角形状の凸条（或いは凹条）が複数平行にストライプ状に形成された集光パターンを備えたものである。通常は、２枚のプリズムシート１３２，１３３は、それらの凸条の伸びる方向が相互に直交する方向となる姿勢で配置される。これらのプリズムシート１３２，１３３によってバックライト１２０から照射される光の出射方向の分布は光軸を中心とした領域に集中したものとなり、これによってバックライト１２０の光の利用効率を向上できる。このような構造の液晶表示装置は、例えば、以下の特許文献１に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２６９４２０号公報（従来の技術の欄及び図６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記液晶表示装置では、バックライト１２０から放出された光を液晶パネル１１０の光軸方向に集光して効率的に表示光を形成することができるものの、携帯型電子機器などに搭載される場合において野外の明るい場所で視認されるときに、強い外光によって表示がほとんど見えなくなるという問題点がある。この場合、バックライト１２０の照度を高めることによって表示を視認できるようにすることは可能であるが、それによってバックライト１２０の消費電力が増大するので、携帯型電子機器に搭載する表示装置としては不適格なものとなってしまう。
【０００８】
また、上記従来の液晶表示装置では、バックライト１２０の照度を低下させると、急激に表示の視認性が低下し、表示が見にくくなってしまうので、特に携帯型電子機器などに搭載される表示装置において、バックライト１２０への供給電力を低下させて消費電力を低減するといった使い方が難しいという問題点もある。このような場合、半透過反射型の液晶表示装置を構成することによって視認性の確保と消費電力の低減とを両立させることも可能ではあるが、この場合には、液晶パネル内において、画素毎に小開口を備えた半透過反射層を形成しなければならず、液晶パネルの構造が複雑になるとともに、製造コストが増大するという問題点がある。
【０００９】
一方、或る方向の振動面を有する直線偏光を透過し、それと直交する振動面を有する偏光を反射させる光学特性を備えた反射偏光板が知られている。そして、この反射偏光板を用いることによって、表示面をミラー状に構成するミラーモードと、通常の表示状態を構成する表示モードとを切り換え可能な表示装置が提案され、本願出願人により先に出願されている（特願２００２−２３０２９５号）。この表示装置では、バックライトからの光を、液晶パネルを通して観察側に出射させることにより表示モードを実現できるが、バックライトを消灯したり、液晶パネルを光遮断モードにしたりすることによって、液晶パネルの前面に配置された反射偏光板による表面反射光が支配的になり、表示面がミラー状に視認されるものである。
【００１０】
しかしながら、このミラーモードを実現可能な表示装置においては、表示モードにおいても液晶パネルの前面上に配置された反射偏光板による表面反射光がなくなるわけではないので、この表面反射光によって表示画像の視認性が低下するという問題点がある。これを防止するには、バックライトの光量を増加させる必要があるので消費電力が増大し、また、野外などの明るい場所ではさらに視認性が悪化するので、さらにバックライトの光量を増加させなければならない。
【００１１】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、明るい場所においても視認可能な表示装置を、消費電力を増加させることなく実現可能にする技術を提供することにある。また、液晶パネルの構造を複雑化したり製造コストを増加させたりすることなく、明るい場所における視認性を向上することのできる表示装置を提供することにある。さらに、表示モードとミラーモードとを切り替え表示可能な表示装置において、表面反射に起因する視認性の低下を抑制することのできる技術を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の表示装置は、透過偏光軸可変手段と、該透過偏光軸可変手段の観察側に配置された、第１の偏光を透過するとともに前記第１の偏光の透過軸と交差する透過軸を有する第２の偏光を反射する第１の偏光選択手段と、前記透過偏光軸可変手段の背後に配置された、第３の偏光を透過するとともに前記第３の偏光の透過軸と交差する透過軸を有する第４の偏光を吸収若しくは反射する第２の偏光選択手段と、前記第２の偏光選択手段の背後に配置され、前記第２の偏光選択手段に光を照射する照明手段と、を有し、前記照明手段は、前記第２の偏光選択手段側から入射する光を光軸方向に集光した状態になるように反射する反射集光パターンを備えていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、背後に配置された照明手段から照射される光は、第２の偏光選択手段を通過して第３の偏光となり、この第３の偏光は、透過偏光軸可変手段を通過することによって所定の偏光状態になった後、その一部に第１の偏光が含まれていれば、第１の偏光選択手段を透過して観察側に出射される。また、観察側から外光が入射すると、第１の偏光選択手段を通過して第１の偏光となり、この第１の偏光は、透過偏光軸可変手段を通過することによって所定の偏光状態になった後、その一部に第３の偏光が含まれていれば、第２の偏光選択手段を透過して照明手段に出射される。この第３の偏光は、照明手段に設けられた反射集光パターンによって光軸方向に集光された状態になるように反射され、この反射光は、再び第２の偏光選択手段、透過偏光軸可変手段、及び、第１の偏光選択手段を透過し、観察側に出射される。
【００１４】
また、第１の偏光選択手段は、入射した外光のうち第２の偏光を反射し、表面反射光として出射させるため、照明手段を消灯したり、照明手段から照射される照明光の一部である透過光と、反射集光パターンにより反射される外光の一部である反射光とを遮断若しくは低減させた状態にしたりすることにより、上記の表面反射光を表示装置の主な出射光とすることにより、表示面がミラー状に視認されるミラーモードになる。
【００１５】
上記のように、表示に際しては、照明手段により照射される照明光の一部である透過光に加えて、外光の一部が照明手段の反射集光パターンにより光軸方向に集光した状態になるように反射されることによって生ずる反射光を利用することが可能になるので、明るい場所における表示の視認性を向上させることができる。特に、表面反射光は常時存在するが、本発明では、反射集光パターンによって光軸方向に集光された反射光を用いることができるので、表面反射光による視認性の悪化を低減することができる。これに対して、プリズムシートを利用した図７に示す従来の液晶表示装置では、外光が液晶パネルからバックライトへ入射しようとしても、その途中にプリズムシートが配置されているため、プリズムシートによって入射した外光成分が散乱され、散逸されてしまう。
【００１６】
なお、本発明において、上記の透過偏光軸可変手段とは、偏光を透過させることによって、当該偏光のうち少なくとも一部の偏光軸を変化させることができる手段を言う。したがって、透過偏光軸可変手段により、照明光に含まれる第３の偏光の少なくとも一部が第１の偏光に変換されれば、上記透過光による表示が可能になる。また、透過偏光軸可変手段により、外光に含まれる第１の偏光の少なくとも一部が第３の偏光とされ、この第３の偏光が反射集光パターンによって反射されてなる反射光の少なくとも一部が透過偏光軸可変手段により再び第１の偏光とされれば、上記反射光による表示が可能になる。透過偏光軸可変手段としては、旋光性を有する物質その他の複屈折を有する物質で構成できる。
【００１７】
本発明において、前記照明手段は、光源と、該光源に対向する光入射面及び前記透過型表示手段に対向する光出射面を備えた導光部材と、該導光部材の前記光出射面とは反対側に配置された光反射層と、を有することが好ましい。この手段によれば、導光部材における光出射面と反対側に配置された光反射層を有することによって、光反射層による反射によって上記反射集光パターンによる反射光の光量を増大させることができる。特に、この反射光は反射集光パターンによって光軸方向に集光されているので、反射光の光量を増大させることにより、外光を効率的に表示に利用することが可能になる。
【００１８】
本発明において、前記光反射層は、鏡面状の反射面を有することが好ましい。光反射層の反射面としては、白色樹脂シートなどのような拡散型反射面ではなく、金属表面などの正反射面（鏡面）であることが望ましい。これによって、反射集光パターンによる反射光の光量をさらに増大させることが可能になる。このような正反射面を構成可能な素材としては、アルミニウム、クロム、銀、若しくは、これらの金属元素を主体とする合金、或いは、これらの薄膜、さらには、屈折率の異なる誘電体層を積層させてなる多層反射シートなどが挙げられる。本発明において、後述するように反射表示に対する寄与率は光反射層が５０％を超えるため、光反射層の反射率によって視認性が大きく影響される。
【００１９】
本発明において、前記光反射層は、可視光域における平均反射率が９５〜９９％であることが好ましい。可視光域における平均反射率が９５〜９９％であることによって、特に表示の視認性が向上し、実用的な表示装置を構成することが可能になる。特に、銀若しくは銀合金を素材とする金属反射膜や、下記の誘電体多層膜は、上記範囲に該当する高い反射率を呈する。ここで、上記の平均反射率としては、たとえば、波長域４００ｎｍ〜８００ｎｍの反射率を平均化したものと定義することができる。
【００２０】
本発明において、前記光反射層は、複数の誘電体膜が積層されてなることが好ましい。光反射層として誘電体多層膜を用いることによって容易に高い反射率を得ることが可能である。たとえば、誘電体多層膜（商品名：ＥＳＲ、３Ｍ社）では、波長域４００ｎｍ〜８００ｎｍの平均反射率が９８．４％のものを入手できる。
【００２１】
本発明において、前記反射集光パターンは、前記光反射層に設けられ、前記光軸方向に向いた複数の断面Ｖ字形状の反射面部が配列された凹凸反射面であることが好ましい。これによれば、光反射層の凹凸反射面には光軸方向に向いた断面Ｖ字形状の反射面部が配列されていることにより、様々な方向から入射する外光が凹凸反射面に入射したとき、当該外光が光軸方向に効率的に集光されるように反射させることができる。ここで、断面Ｖ字形状の反射面部には、Ｖ字断面を有する凹溝、角錐状や円錐状の凹部などが含まれる。また、上記凹凸反射面は、上記凹凸反射面部が連続して繰り返し配列されてなるものであることが集光性を高める上で望ましい。
【００２２】
本発明において、前記反射集光パターンは、前記導光部材に設けられ、前記光軸方向に向いた複数の断面三角形状若しくは断面Ｖ字形状の凹凸表面部が配列された凹凸表面であることが好ましい。これによれば、導光部材の凹凸表面には光軸方向に向いた断面三角形状若しくは断面Ｖ字形状の凹凸表面部が複数配列されていることにより、様々な方向から入射する外光が凹凸表面に入射したとき、当該外光が屈折した後に上記光反射層によって反射され、或いは、当該外光が直接反射され、これによって、当該外光が光軸方向に効率的に集光されるように最終的に反射させることができる。ここで、断面三角形状の凹凸表面部には、三角断面を有する凸条、角錐状や円錐状の凸部などが含まれ、断面Ｖ字形状の凹凸表面部には、Ｖ字断面を有する凹溝、角錐状や円錐状の凹部などが含まれる。また、上記凹凸表面は、上記凹凸表面部が連続して繰り返し配列されてなるものであることが集光性を高める上で望ましい。
【００２３】
本発明において、前記第２の偏光選択手段は、前記第３の偏光を透過するとともに前記第４の偏光を吸収することが好ましい。第２の偏光選択手段を、第３の偏光を透過するとともに第４の偏光を吸収するものとすることにより、第２の偏光選択手段が反射偏光子である場合において、この第２の偏光選択手段によって第４の偏光が反射されることによる表示の視認性の低下（特にコントラストの低下）が生ずることを防止できる。
【００２４】
本発明において、前記第２の偏光選択手段と前記照明手段との間に、前記第３の偏光を透過するとともに前記第４の偏光を反射する第３の偏光選択手段が配置されていることが好ましい。これによれば、照明手段により照射される照明光のうち、第２の偏光選択手段を透過しない第４の偏光を第３の偏光選択手段によって事前に照明手段側に反射させて戻すことができるため、この戻り光の少なくとも一部が、屈折や反射などの何らかの光学現象により第３の偏光に変換されれば、当該一部を表示光として利用できることとなる。特に、この戻り光は観察側から入射するため、この戻り光も、反射集光パターンによって光軸方向に集光された状態となるように反射されるため、表示光として利用できる割合を高めることができる。したがって、照明手段の照明光の利用効率を高め、表示の視認性をさらに向上できる。
【００２５】
本発明において、前記第２の偏光選択手段と前記照明手段との間に、前記第２の偏光選択手段側から、１／４波長手段と、所定の偏光成分を透過するとともに前記所定の偏光成分と異なる偏光成分を反射するコレステリック液晶層と、がこの順に配置されていることが好ましい。コレステリック液晶層は、円偏光二色性（たとえば、右回りと左回りのうち一方の円偏光を透過し、他方の円偏光を反射する性質）を有するので、照明手段からの光の一部を透過するとともに、残部を照明手段へ反射させることができる。コレステリック液晶層を透過した光は１／４波長手段によって直線偏光に変換され、第２の偏光選択手段へ入射される。したがって、１／４波長手段及びコレステリック液晶層は、コレステリック液晶層を透過し、１／４波長手段で変換されてなる直線偏光の振動面が第２の偏光選択手段の偏光透過軸にほぼ合致する態様で配置されることが好ましい。上記コレステリック液晶層により反射されることによって照明手段に戻された光は、照明手段において偏光状態が変化することによって再利用されるため、全体として光の利用効率を増大させることができ、表示を明るくすることができる。
【００２６】
本発明において、前記第２の偏光選択手段と前記照明手段との間に光拡散層が配置されていることが好ましい。光拡散層により、照明手段の輝度ムラにより生ずる表示ムラ、たとえば、上記反射集光パターンに起因する輝度ムラにより生ずる表示ムラ、を低減することができる。ここで、第３の偏光選択手段が設けられている場合には、この光拡散層は、第３の偏光選択手段よりも観察側に配置されていることが望ましい。これは、直接表示に利用される光のみを拡散させることによって、第３の偏光選択手段によって反射されて照明手段に戻される第４の偏光を拡散してしまうことがなくなるため、この戻り光の進行方向が光軸方向から大きく外れてしまうことが防止され、全体として光の利用効率を高めることができるからである。
【００２７】
本発明において、前記第１の偏光選択手段と前記透過偏光軸可変手段との間に、前記第１の偏光を透過するとともに前記第２の偏光を吸収する第４の偏光選択手段が配置されていることが好ましい。第１の偏光選択手段のような光学素子、例えば反射偏光板と呼ばれているものは一般に偏光選択度が低いので、表示モードにおけるコントラスト低下をもたらしやすいが、第１の偏光選択手段の背後に第４の偏光選択手段を配置することによって、実質的な偏光選択度を高めることができるため、コントラストの低下を防止できる。
【００２８】
次に、本発明の電子機器は、上記いずれかに記載の表示装置と、該表示装置を制御する制御手段とを有することを特徴とする。本発明の表示装置を有する電子機器としては、野外などの明るい場所における視認性の向上と、照明手段の消費電力の低減とを両立させることができる点で、特に、携帯電話、携帯型情報端末、携帯時計などの携帯型電子機器であることが効果的である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る表示装置及び電子機器の実施形態について詳細に説明する。
【００３０】
［第１実施形態］
最初に、図１を参照して本発明に係る表示装置の第１実施形態である液晶表示装置２００について説明する。この液晶表示装置２００においては、観察側（図示上側）に液晶パネル２１０が配置され、この液晶パネル２１０の背後に、照明手段であるバックライト２２０が配置されている。
【００３１】
液晶パネル２１０は、ガラスやプラスチック等の透明な基板２１１と２１２とをシール材２１３により貼り合わせ、基板２１１，２１２の間にシール材２１３により液晶２１４が封入されている。基板２１１の内面上には、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電体等で構成された電極２１１ａが形成され、その上をポリイミド樹脂等で構成される配向膜２１１ｂが覆っている。また、基板２１２の内面上には、上記と同様の透明導電体等で構成された電極２１２ａが形成され、その上を上記と同様の配向膜２１２ｂが覆っている。
【００３２】
基板２１２の外面上には、第４偏光選択手段である偏光板（吸収偏光板）２１６と、第１偏光選択手段である反射偏光板２３１とが観察側に向けて順次配置されている。また、基板２１１の外面上には、背後に向け、第３偏光選択手段である偏光板（吸収偏光板）２１５と、光拡散層２３３と、第２偏光選択手段である反射偏光板２３２とが順次配置されている。
【００３３】
ここで、反射偏光板とは、その偏光透過軸と平行な振動面を有する直線偏光を透過し、その偏光透過軸と交差する（たとえば本実施形態では直交する）振動面を有する直線偏光を反射させるものである。この反射偏光板としては、国際出願公開ＷＯ９５／２７９１９号に記載された、複数種類の相互に異なる複屈折性高分子フィルムを積層した積層体を用いることができる。この積層体としては、「ＤＢＥＦ」（スリーエム社製）という商品名の積層フィルムがある。また、コレステリック液晶の表裏に１／４波長板を配置したものなどを用いることもできる。
【００３４】
特に、本実施形態の場合、上記反射偏光板２３２として、バックライト側にコレステリック液晶層を配置し、このコレステリック液晶層の液晶パネル側に１／４波長板を配置したものを用いることができる。コレステリック液晶層は円偏光二色性を呈するので、たとえば、右回りの円偏光と左回りの円偏光のうちの一方を透過し、他方を反射する。一方の円偏光はコレステリック液晶層を透過した後に、１／４波長板によって直線偏光に変換され、液晶パネルに向けて出射される。他方の円偏光は、コレステリック液晶層によって反射され、バックライト２２０に戻される。バックライト２２０に戻された光の少なくとも一部は、その内部において後述する反射や屈折などによってその偏光状態が変化し、最終的にコレステリック液晶層を透過可能な偏光となって表示に利用され得る。
【００３５】
また、上記偏光板２１５，２１６としては、その偏光透過軸と平行な振動面を有する直線偏光を透過し、その偏光透過軸と交差する（たとえば本実施形態では直交する）振動面を有する直線偏光を吸収する公知の吸収型偏光板を用いることができる。ここで、偏光板２１６と反射偏光板２３１、偏光板２１５と反射偏光板２３２とは、それぞれ偏光透過軸を一致させた姿勢で配置されている。この場合、厳密に両者の偏光透過軸が一致している必要はないが、両偏光透過軸の交差角が１５度以内であることが好ましく、５度以内であることがさらに望ましい。
【００３６】
また、偏光板２１６及び反射偏光板２３１の偏光透過軸と、偏光板２１５及び反射偏光板２３２の偏光透過軸とは、液晶装置の構成上必要な配置を有することが好ましい。例えば、液晶パネル２１０が９０度のツイスト角を有するＴＮ液晶セルである場合には、直交ニコル配置（両偏光透過軸が９０度の交差角を有する関係にある配置）となる。
【００３７】
光拡散層２３３は、前後の層或いは物質（本実施形態の場合には偏光板２１５と反射偏光板２３２）を接着する拡散粘着層であることが好ましい。光拡散層２３３としては、アクリル系樹脂基材中に屈折率の異なるシリカの微粒子を分散させたもの、アクリル系樹脂基材中に屈折率の異なる別のアクリル系樹脂の微粒子を分散させたものなどを用いることができる。これらの微粒子の粒径は２〜３μｍ程度であることが望ましい。ここで、樹脂基材に粘着性を有するものを用いたり、樹脂基材として接着剤を用いたりすることにより、拡散粘着層を構成することが好ましい。この場合には、光拡散層を接着層として兼用することができる。例えば、本実施形態では、偏光板２１５と反射偏光板２３２との接着層として光拡散層２３３が用いることができる。
【００３８】
一方、バックライト２２０は、冷陰極管やＬＥＤ（発光ダイオード）などで構成される光源２２１と、光源２２１の放出光を所定方向（図示例では右側）に向ける光源反射板２２２と、光源２２１の光放出方向に配置された導光板２２３と、導光板２２３の背後に配置された光反射層２２４とを有している。ここで、光源２２１の光放出方向に十分な指向性があれば光源反射板２２２は不要である。
【００３９】
導光板２２３は、光源２２１から放出された光を受け入れる光入射面２２３ａと、内部に導入した光を液晶パネル２１０に向けて出射させる光出射面２２３ｂと、この光出射面２２３ｂの反対側の背面上に形成された凹凸表面２２３ｃとを備えている。通常の導光板においては、光源２２１から放出された光は導光板２２３の内部に導入されるが、導光板２２３の屈折率と、その周囲の物質（例えば空気）の屈折率（通常は、導光板２２３の屈折率よりも低く設定される。）とによって決定される全反射の臨界角θｃよりも入射角が大きい場合には全反射によって導光板２２３内に閉じ込められ、光源２２１の側から反対側に向けて導光板２２３内を伝播していく。そして、上記臨界角θｃより入射角が小さくなると、光出射面２２３ｂから出射される。また、背面側から出射される光は光反射層２２４の反射面によって反射され、導光板２２３の厚さ方向に伝播して光出射面２２３ｂから出射される。
【００４０】
導光板２２３は、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などのアクリル系樹脂等で構成することができるが、なるべく透明性の高い素材で構成されていることが好ましい。すなわち、液晶表示装置２００によって構成される表示画像を形成する表示光に対する透過率が高く、例えば、透過率が表示光の全波長平均で９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより望ましい。
【００４１】
本実施形態の導光板２２３における、光反射層２２４側の背面には凹凸表面２２３ｃが形成され、この凹凸表面２２３ｃ上に金属薄膜が被着されることによって光反射層２２４が形成されている。光反射層２２４としては、種々の反射性物質からなるものを用いることができ、白色ポリエチレンなどの拡散型反射面を備えたものであってもよいが、金属薄膜などにより構成される正反射面（鏡面状の反射面）を備えたものであることが望ましい。金属薄膜は蒸着法やスパッタリング法などによって形成できる。また、屈折率の異なる透明な誘電体層（樹脂層など）を積層させた多層反射シート（誘電体多層膜）も用いることができる。この種の多層反射シートとしては、「ＥＳＲ」（スリーエム社製）という商品名を有する積層樹脂シートが挙げられる。この商品は、可視光域（波長４００〜８００ｎｍ）における平均反射率が９８．４％である。
【００４２】
光反射層２２４の反射率としては、可視光域（波長４００〜８００ｎｍ）における平均反射率９５〜９９％の範囲内であることが好ましい。この範囲内の反射率を呈するものとしては、上記の誘電体多層膜のほかに、銀若しくは銀合金で構成される金属反射膜が挙げられる。上記範囲を下回ると反射光が弱くなり、表示品位が低下する。上記範囲を上回る素材は入手しにくく、また、入手できたとしても高価なものとなる。
【００４３】
凹凸表面２２３ｃは、導光板２２３の背面上において断面三角形状の凸条が光源２２１からの光入射方向（図示左右方向）に連続して繰り返し配列され、或いは、角錐状若しくは円錐状の凸部が背面上に縦横に連続して繰り返し配列されることによって構成される。したがって、この凹凸表面２２３ｃ上に被着された光反射層２２４は、断面Ｖ字形状の凹溝が上記光入射方向（図示左右方向）に連続して繰り返し配列され、或いは、角錐状若しくは円錐状の凹部が背面上に縦横に連続して繰り返し配列されることによって構成される、凹凸反射面２２４ａを備えたものとなる。
【００４４】
上記の光反射層２２４の凹凸反射面２２４ａは、断面Ｖ字状の凹溝若しくは凹部が配列されてなるため、液晶パネル２１０側から入射した光を、その入射角にあまり影響を受けることなく、光軸方向（図示上下方向）に集光された方向に反射させる。これによって、液晶パネル２１０側から入射した光を光反射層２２４によって光軸方向に集光し、反射させることができる。このため、導光板２２３から出射される光の出射方向の分布を光軸方向及びその近傍（例えば光軸方向を中心とする１０〜２０度の立体角の範囲内に集中させた分布とすることが可能になる。すなわち、上記凹凸反射面２２４ａは、第２の偏光選択手段（偏光板２１５）側から入射する光を光軸方向に集光した状態に反射する反射集光パターンとなっている。
【００４５】
次に、以上のように構成された本実施形態の液晶表示装置２００の作用効果について説明する。なお、以下においては、説明を簡易に行うために、液晶パネル２１０がＴＮ型液晶セルであり、液晶の両側に配置された偏光子間の関係が基本的に直交ニコル配置とされている場合について説明する。ただし、本実施形態では、ＴＮ型液晶セルに限らず、ＳＴＮ型液晶セルであってもよく、また、図示のようなパッシブマトリクス型の液晶パネルに限らず、ＴＦＴ、ＴＦＤなどのアクティブ素子を画素毎に具備したアクティブマトリクス型の液晶パネルであってもかまわない。
【００４６】
この実施形態では、図１に示すように、バックライト２２０から放出された照明光のうち、反射偏光板２３２の偏光透過軸と平行な振動面を有する直線偏光（第３の偏光）は反射偏光板２３２を透過し、上記偏光透過軸と直交する振動面を有する直線偏光（第４の偏光）は反射偏光板２３２によって反射される。そして、第３の偏光は、そのまま光拡散層２３３によって適度に拡散されてから、偏光板２１５をそのまま透過し、液晶２１４を通過する。ここで、液晶２１４が電圧無印加状態にある場合には、第３の偏光の偏光透過軸が９０度回転し、偏光板２１６及び反射偏光板２３１の偏光透過軸と平行な振動面を有する直線偏光（第１の偏光）となって、偏光板２１６及び反射偏光板２３１をそのまま透過して透過光Ｔとして観察側に出射する。一方、液晶２１４が電圧印加状態にある場合には、第３の偏光の偏光透過軸がそのまま変化しないで、偏光板２１６及び反射偏光板２３１の偏光透過軸と直交する振動面を有する直線偏光（第２の偏光）となるため、偏光板２１６によって吸収され、観察側には出射されない。
【００４７】
また、上記のように、照明光のうちの第４の偏光Ｌ１は、反射偏光板２３２によって反射されて導光板２２３に戻り、再び凹凸反射面２２４ａによって反射され、再度、反射偏光板２３２に入射する。ここで、光の一部が導光板２２３の内部や光反射板２２４の凹凸反射面２２４ａなどによってその偏光状態を変化させるとき、例えば、第４の偏光Ｌ１の一部が第３の偏光となるとき、当該一部が反射偏光板２３２及び偏光板２１５を透過し、上記透過光Ｔと同様に出射されて表示に寄与する光となる。この光は、上記の透過光Ｔと同様に反射集光パターンである凹凸反射面２２４ａにより光軸方向に集光されているため、効率的に表示の視認性に寄与することができる。
【００４８】
次に、外光が液晶表示装置２００に入射する場合には、外光のうち第２の偏光の成分は、反射偏光板２３１によって反射され、反射光Ｒ１として観察側に出射される。この反射光Ｒ１は、外光が様々な方向から入射し、特に、観察者の視認方向とは異なる傾斜した方向の入射強度が高いことから、一般に、それほど強く視認されるものではない。
【００４９】
また、外光のうち第１の偏光の成分は、反射偏光板２３１及び偏光板２１６を透過して、液晶２１４を通過する。ここで、液晶２１４が電圧無印加状態にある場合には、第１の偏光は、その偏光透過軸を９０度回転させて第３の偏光となり、偏光板２１５を透過し、光拡散層２３３にて適度に拡散され、反射偏光板２３２をそのまま透過する。そして、導光板２２３内に光出射面２２３ｂから入射し、凹凸反射面２２４ａに入射する。そして、凹凸反射面２２４ａによって光軸方向に集光された状態になるように反射され、再び、反射偏光板２３２、光拡散層２３３、偏光板２１５を順次透過して、液晶２１４に再び入射する。そして、ここで第３の偏光は第１の偏光になり、その後、偏光板２１６及び反射偏光板２３１を順次透過して、反射光Ｒ３として観察側に出射する。
【００５０】
一方、液晶２１４が電圧印加状態にある場合には、外光の一部である第１の偏光は、偏光透過軸を回転させずに第４の偏光となり、偏光板２１５に吸収される。ただし、偏光板２１５を配置しない場合には、図示点線で示すように、第４の偏光は反射偏光板２３１において反射され、再び液晶２１４を通過して第１の偏光となり、偏光板２１６及び反射偏光板２３１を透過して反射光Ｒ２として観察側に出射する。この反射光Ｒ２も一般に光軸方向の成分は少なく、観察者に視認される割合は小さい。
【００５１】
なお、上記の反射光Ｒ３は、上記反射光Ｒ１や反射光Ｒ２とは異なり、反射集光パターンによって光軸方向に集光されているので、観察者によって多くが視認されることになる。したがって、反射光Ｒ３は、他の反射光よりもより効率的に表示に寄与する光となることができる。
【００５２】
上記の反射光Ｒ３は、本実施形態における反射表示（反射表示光成分）を決定するため、光反射層２２４の反射特性は表示品位を高めるために最も重要な要素となる。たとえば、光反射層２２４として上記「ＥＳＲ」を用いた場合、下側偏光板、反射偏光板、２枚の集光シート、導光板２２３及び光反射層２２４を積層したものに対して光を照射して得られた反射光のうち、光反射層２２４の反射寄与率は５５％を越えた値を示した。もちろん、本実施形態のように集光シートを用いない場合には光反射層の反射寄与率はさらに増大するものと考えられる。したがって、本実施形態の表示装置の表示品位を実用的なものにするためには、光反射層２２４の反射率を高めることが好ましい。特に、光反射層２２４を鏡面状の反射面を備えたものとすることが望ましく、また、その反射率を９５〜９９％の範囲内のものとすることが望ましい。
【００５３】
次に、バックライト２２０を消灯するか、或いは、液晶パネル２１０を光遮断状態にすることにより、透過光Ｔ及び反射光Ｒ３は消滅し、反射光Ｒ１のみが残るので、反射光Ｒ１による鏡面状態を実現することができるため、ミラーモードが表示可能になる。なお、第３の偏光選択手段（偏光板２１５）が存在しない場合には、このミラーモードにおいても、上記の反射光Ｒ２が発生する。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、表示モードにおいては、バックライト照射される照明光に起因する透過光Ｔに加えて、反射集光パターンである凹凸反射面２２４ａによって光軸方向に集光された反射光Ｒ３を用いて表示を行うことが可能になるので、表面反射光である反射光Ｒ１が存在していても、或いは、野外などの明るい場所であっても、表示画面の視認性を確保することができる。特に、反射光Ｒ３は、照明手段（バックライト２２０）に設けられた反射集光パターン（凹凸反射面２２４ａ）によって光軸方向に集光されるので、表示光として利用される割合が高くなっていることから、表示画面の視認性の向上に大きく寄与することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、第３の偏光選択手段である偏光板２１５を設けたことにより、電界無印加状態における第２の偏光選択手段である反射偏光板２３２による外光の反射に基づく反射光Ｒ２の発生を防止することができるため、表示モードにおいて光遮断状態にあるべき画素に反射光Ｒ２が生ずることによるコントラストの低下を抑制することができる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、第４の偏光選択手段（偏光板２１６）を設けたことにより、第１の偏光と第２の偏光との選択作用における偏光選択度を高めることができるので、表示光の透過と遮断をより高い選択特性により行うことが可能になり、その結果、表示のコントラストを向上させることができる。
【００５７】
また、反射集光パターンである凹凸反射面２２４ａは、基本的に、外光を光軸方向に集光して反射光Ｒ３の表示への寄与率を高めるためるとともに、反射偏光板２３２によって導光板２２３に戻ってきた第４の偏光Ｌ１の最終的な表示への寄与率をも高めることができるため、全体として、大幅に表示の視認性を向上させることができる。この反射偏光パターンは、光源２２１により導光板２２３内に導入された光を光軸方向に向ける機能をも有する。また、この反射集光パターンを設けることによって、導光板２２３の観察側にプリズムシートを配置する必要もなくなるため、プリズムシートを用いないことにより、外光がプリズムシートによって散乱され、反射光Ｒ３が散逸してしまうことが防止される。
【００５８】
さらに、光拡散層２３３が反射偏光板２３２よりも観察側に配置されていることにより、照明光のうちの第４の偏光Ｌ１が光拡散層２３３により拡散され、広く散逸してしまうことを防止することができるので、全体的な光の利用効率をさらに高めることができる。
【００５９】
［第２実施形態］
次に、図２を参照して、本発明に係る表示装置の第２実施形態である液晶表示装置２００′について説明する。この液晶表示装置２００′は、導光板２２３′及び光反射層２２４′以外の構成要素については上記第１実施形態と全く同様であるので、同一部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
【００６０】
本実施形態において、導光板２２３′には、第１実施形態と同様の光入射面２２３ａ′及び光出射面２２３ｂ′を有するが、光出射面２２３ｂ′とは反対側の背面形状及び背面上の構造が第１実施形態とは異なる。すなわち、導光板２２３′の背面には断面Ｖ字状の凹凸表面部を連続して繰り返し形成してなる凹凸表面２２３ｃ′が設けられているが、この凹凸表面２２３ｃ′を構成する各凹凸表面部は、光源２２１側に形成された急傾斜の第１斜面２２３ｃ−１′と、第１斜面２２３ｃ−１′より緩傾斜の第２斜面２２３ｃ−２′とを備えている。第１斜面２２３ｃ−１′は、光源２２１とは反対方向斜め外側（図示斜め右下）に向き、第２斜面２２３ｃ−２′は光源２２１方向斜め外側（図示斜め左下）に向いた面となっている。また、光反射層２２４′は、導光板２２３′の背面上の凹凸表面２２３ｃ′を反映することなく、平坦な反射面を備えている。
【００６１】
なお、光反射層２２４′としては、金属板、或いは、金属薄膜を樹脂やガラス等のシート（基板）の表面に蒸着やスパッタリングなどによって被着してなる複合板、多層反射シートなどを用いることができる。
【００６２】
本実施形態では、上記第１斜面２２３ｃ−１′及び第２斜面２２３ｃ−２′を備えた凹凸表面部が繰り返し設けられた凹凸表面２２３ｃ′が反射集光パターンとなることにより、第１実施形態と同様に反射光Ｒ３を光軸方向に集光する効果が得られるだけでなく、光源２２１から導光板２２３′内に導入され、光源２２１とは反対側に向けて伝播されていく光の一部が、特に急傾斜の第１斜面２２３ｃ−１′によってほぼ光軸方向に反射され、また、残りの一部が第１斜面２２３ｃ−１′によって屈折されて光反射層２２４′に入射される結果、やはりほぼ光軸方向に反射されるように構成されている。したがって、この反射集光パターン自体が光源２２１からの光を光軸方向に集光する機能をも有するので、透過光Ｔについても表示に寄与する割合を高めることができる。
【００６３】
なお、上記第１斜面２２３ｃ−１′と第２斜面２２３ｃ−２′とを有する各凹凸表面部は、Ｖ字断面を有する凹溝によって構成されていてもよく、或いは、軸が傾斜した角錐状若しくは円錐状の凹部によって構成されていてもよい。
【００６４】
［第３実施形態］
次に、図３を参照して、本発明に係る表示装置の第３実施形態である液晶表示装置２００″について説明する。この実施形態では、照明手段の導光板２２３″及び光反射層２２４″以外は第１実施形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
【００６５】
この実施形態において、導光板２２３″は、第１実施形態と同様の光入射面２２３ａ″及び光出射面２２３ｂ″を有するが、光出射面２２３ｂ″とは反対側の背面２２３ｃ″は平坦に構成されている。また、背面２２３ｃ″に対向配置された光反射層２２４″には、背面２２３ｃ″に対向する表面に、断面Ｖ字状の凹凸反射面部を連続して繰り返し形成した凹凸反射面２２４ａ″が設けられている。なお、この凹凸反射面部は、Ｖ字断面を有する凹溝によって構成されていてもよく、或いは、角錐状若しくは円錐状の凹部によって構成されていてもよい。また、第２実施形態の凹凸表面２２３ｃ′と同様に、急傾斜で光源２２１側に斜めに向いた第１斜面と、緩傾斜で光源２２１とは反対側に斜めに向いた第２斜面とを有するように構成してもよい。この場合には、凹凸反射面で構成される反射集光パターンが光源２２１から導入された光を光軸方向に集光する機能をも備えたものとなる。
【００６６】
なお、上記光反射層２２４″としては、金属板、或いは、金属薄膜を樹脂やガラス等のシート（基板）の表面に蒸着やスパッタリングなどによって被着してなる複合板、多層反射シートなどを用いることができる。
【００６７】
本実施形態では、入射した外光のうち、液晶パネル２１０を透過してきた第３の偏光は、導光板２２３″を透過して光反射層２２４″の凹凸反射面２２４ａ″にて反射されることによって、光軸方向に集光された反射光Ｒ３となる。また、この実施形態では、光源２２１から放出されて導光板２２３″内に導入された光のうち、背面２２３ｃ″から漏れ出た成分を光軸方向に集光された状態となるように反射するという効果をも有する。
【００６８】
［他の実施形態］
次に、本発明に係る上記各実施形態以外の他の実施形態について説明する。図４は、本発明に係る反射集光パターンを備えた照明手段であるバックライトの他の構成例を模式的に示す概略断面図（ａ）及び（ｂ）である。
【００６９】
図４（ａ）に示す構成例のバックライト３２０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等で構成される光源３２１と、導光板３２３と、光反射層３２４とを備えている。この導光板３２３は、第１実施形態と同様の光入射面３２３ａ、光出射面３２３ｂ及び凹凸表面３２３ｃを備えている。また、光反射層３２４は、第１実施形態とは異なる平坦な反射面を備えたものとなっている。このような反射集光パターンの構成でも、基本的に、凹凸表面３２３ｃにおける反射及び屈折と、光反射層３２４の反射とによって、光出射面３２３ｂ側から入射する光を光軸方向に集光させる状態となるように反射させることができる。
【００７０】
図４（ｂ）に示す構成例のバックライト４２０は、上記と同様の光源４２１と、導光板４２３と、光反射層４２４とを備えている。この導光板４２３は、上記と同様の光入射面４２３ａを備えているが、光出射面として凹凸表面４２３ｂが形成されている。また、光出射面の反対側の背面は平坦に形成され、この背面上に平坦な反射面を備えた光反射層４２４が配置されている。
【００７１】
上記凹凸表面４２３ｂは、断面Ｖ字状の凹凸表面部が連続して繰り返し形成されてなるものである。凹凸表面部には、光源４２１の反対側を向いた急傾斜の第１斜面４２３ｂ−１と、光源４２１側を向いた緩傾斜の第２斜面４２３ｂ−２とが設けられている。この凹凸表面４２３ｂによって、導光板４２３内から光軸方向に出射される光や、液晶パネル側から光軸方向に入射する光はほとんど偏向作用を受けず、また、光源から導入された光や液晶パネルを介して入射した外光などのうち、光軸方向に対して大きく傾斜した方向に進行する光は、光軸方向に集光され、最終的に、直接、若しくは、光反射層４２４の反射によって液晶パネル側に出射される。
【００７２】
なお、以上説明してきた各例においては、反射集光パターンを設けているが、この反射集光パターン以外に、照明手段として基本的な機能、例えば、光源から導光板に入射した光を光出射面から液晶パネルへ向けて出射させるための光偏向機能を奏する各種の構造を別途設けてもよい。たとえば、導光板を楔形に構成したり、導光板の背面上に散乱機能を有する印刷層を形成したりするなどである。ただし、反射集光パターンの機能を阻害するような散乱機能や拡散機能を有する構造については、別途設けないことが望ましい。
【００７３】
［電子機器］
最後に、図５及び図６を参照して、本発明に係る電子機器の実施形態について説明する。この実施形態では、上記表示装置（電気光学装置）である液晶表示装置２００を表示手段として備えた電子機器について説明する。図５は、本実施形態の電子機器における液晶表示装置２００に対する制御系（表示制御系）の全体構成を示す概略構成図である。ここに示す電子機器は、表示情報出力源２９１と、表示情報処理回路２９２と、電源回路２９３と、タイミングジェネレータ２９４とを含む表示制御回路２９０を有する。また、上記と同様の液晶表示装置２００には、上記液晶パネル２１０（図１参照）を駆動する駆動回路２００Ｇが設けられている。この駆動回路２００Ｇは、通常、液晶パネル２１０に直接実装されている半導体ＩＣチップ若しくは回路パターン、或いは、液晶パネル２１０に導電接続された回路基板に実装された半導体ＩＣチップ若しくは回路パターンなどによって構成される。
【００７４】
表示情報出力源２９１は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等からなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスク等からなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備え、タイミングジェネレータ２９４によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等の形で表示情報を表示情報処理回路２９２に供給するように構成されている。
【００７５】
表示情報処理回路２９２は、シリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像情報をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路２００Ｇへ供給する。駆動回路２００Ｇは、走査線駆動回路、信号線駆動回路及び検査回路を含む。また、電源回路２９３は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する。
【００７６】
図６は、本発明に係る電子機器の一実施形態である携帯電話を示す。この携帯電話１０００は、操作部１００１と、表示部１００２とを有する。操作部１００１の前面には複数の操作ボタンが配列され、送話部の内部にマイクが内蔵されている。また、表示部１００２の受話部の内部にはスピーカが配置されている。
【００７７】
上記の表示部１００２においては、ケース体の内部に回路基板１１００が配置され、この回路基板１１００に対して上述の液晶表示装置２００が実装されている。ケース体内に設置された液晶表示装置２００は、表示窓２００Ａを通して表示面を視認することができるように構成されている。
【００７８】
尚、本発明の電気光学装置及び電子機器は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記各実施形態に示す電気光学装置はいずれも液晶パネルを有する液晶表示装置であるが、この液晶パネルの代わりに、無機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）装置などの各種電気光学パネルを有するものも用いることができる。
【００７９】
また、上記各実施形態はいずれもパッシブマトリクスタイプの液晶表示装置を例にとり説明したが、アクティブマトリクスタイプやセグメントタイプの液晶表示装置に対して本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の構造を模式的に示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態の構造を模式的に示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る第３実施形態の構造を模式的に示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る他の構成例のバックライトの構造を模式的に示す概略断面図（ａ）及び（ｂ）である。
【図５】本発明に係る電子機器の表示制御系の構成を示す概略構成図である。
【図６】本発明に係る電子機器としての携帯電話の外観を示す斜視図である。
【図７】従来の液晶表示装置の構造を模式的に示す概略断面図である。
【符号の説明】
２００…液晶表示装置、２１０…液晶パネル、２１１，２１２…基板、２１３…シール材、２１４…液晶、２１５，２１６…偏光板、２２０…バックライト、２２１…光源、２２３…導光板、２２３ａ…光入射面、２２３ｂ…光出射面、２２３ｃ…凹凸表面、２２４…光反射層、２２４ａ…凹凸反射面、２３１，２３２…反射偏光板、２３３…光拡散層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device and an electronic device, and particularly to a configuration of a display device suitable for being mounted on a portable electronic device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In general, various types of electro-optical devices that control an optical state by applying an electric field to an electro-optical material such as a liquid crystal and form a desired display image are known. Such electro-optical devices are widely used in stationary electronic devices such as television devices and monitor devices, as well as in portable electronic devices such as mobile phones and portable information terminals.
[0003]
FIG. 6 schematically illustrates a configuration example of a liquid crystal display device mounted on a portable electronic device such as a mobile phone. The liquid crystal display device 100 includes a liquid crystal panel 110 and a backlight 120 disposed behind the liquid crystal panel 110. The liquid crystal panel 110 is formed by bonding transparent substrates 111 and 112 made of glass or the like with a sealing material 113, and a liquid crystal 114 is sealed between the substrates 11 and 112 with the sealing material 113. I have. Electrodes for applying an electric field to the liquid crystal 114 are formed on the inner surfaces of the substrates 111 and 112, respectively. Polarizing plates 115 and 116 are attached on the outer surfaces of the substrates 111 and 112, respectively.
[0004]
On the other hand, in the backlight 120, a light source 121 including a cold cathode tube or an LED (light emitting diode), a light source reflector 122 disposed on a side of the light source 121, and a light source 121 disposed on a side of the light source 121. A light guide plate 123 and a light reflection sheet 124 disposed behind the light guide plate 123 are provided. The light guide plate 123 is configured to deflect light introduced from the light source 121 arranged on the side together with the light reflection sheet 124 and to irradiate the liquid crystal panel 110 arranged on the front.
[0005]
On the front side of the light guide plate 123, a light diffusion sheet 131 and prism sheets 132 and 133 are arranged. Each of these prism sheets 132 and 133 has a light-condensing pattern in which a plurality of ridges (or ridges) each having a triangular cross section extending in a predetermined direction are formed in a stripe shape in parallel. Normally, the two prism sheets 132 and 133 are arranged in a posture in which the extending directions of the ridges are orthogonal to each other. The distribution of the light emitted from the backlight 120 by the prism sheets 132 and 133 in the emission direction is concentrated in a region centered on the optical axis, whereby the light use efficiency of the backlight 120 can be improved. A liquid crystal display device having such a structure is described, for example, in Patent Document 1 below.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-269420 (prior art column and FIG. 6)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above liquid crystal display device, although the light emitted from the backlight 120 can be condensed in the optical axis direction of the liquid crystal panel 110 to efficiently form display light, it is mounted on a portable electronic device or the like. When viewed in a bright outdoor field, there is a problem that the display becomes almost invisible due to strong external light. In this case, it is possible to make the display visually recognizable by increasing the illuminance of the backlight 120. However, the power consumption of the backlight 120 increases, so that the display device mounted on the portable electronic device is It will be ineligible.
[0008]
Further, in the above-described conventional liquid crystal display device, when the illuminance of the backlight 120 is reduced, the visibility of the display is rapidly reduced, and the display becomes difficult to see. In this case, there is a problem that it is difficult to use such that the power supply to the backlight 120 is reduced to reduce the power consumption. In such a case, it is possible to achieve both visibility and reduction in power consumption by configuring a transflective liquid crystal display device. In this case, a transflective layer having a small aperture must be formed, and the structure of the liquid crystal panel becomes complicated and the manufacturing cost increases.
[0009]
On the other hand, there is known a reflective polarizing plate having an optical property of transmitting linearly polarized light having a vibrating surface in a certain direction and reflecting polarized light having a vibrating surface orthogonal to the polarized light. By using this reflective polarizing plate, a display device capable of switching between a mirror mode in which the display surface is formed in a mirror shape and a display mode in which a normal display state is formed has been proposed. (Japanese Patent Application No. 2002-230295). In this display device, the display mode can be realized by emitting light from the backlight to the observation side through the liquid crystal panel. However, by turning off the backlight or setting the liquid crystal panel to the light blocking mode, the liquid crystal panel can be displayed. The surface reflected light by the reflective polarizing plate disposed on the front surface becomes dominant, and the display surface is visually recognized as a mirror.
[0010]
However, in the display device capable of realizing the mirror mode, even in the display mode, the surface reflected light by the reflective polarizer disposed on the front surface of the liquid crystal panel does not disappear, and the display image is visually recognized by the surface reflected light. There is a problem that performance is reduced. In order to prevent this, it is necessary to increase the amount of light of the backlight, so that the power consumption increases.In addition, in a bright place such as outdoors, the visibility is further deteriorated. No.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a technology capable of realizing a display device that can be visually recognized even in a bright place without increasing power consumption. Another object of the present invention is to provide a display device capable of improving visibility in a bright place without complicating the structure of a liquid crystal panel or increasing manufacturing cost. It is still another object of the present invention to provide a technique capable of suppressing a decrease in visibility due to surface reflection in a display device capable of switching and displaying a display mode and a mirror mode.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a display device of the present invention includes a transmission polarization axis changing unit, and a first polarization transmission and transmission of the first polarization disposed on the observation side of the transmission polarization axis changing unit. A first polarization selector for reflecting a second polarized light having a transmission axis that intersects the axis, and a third polarized light transmitting and transmitting the third polarized light disposed behind the transmitted polarization axis changing means. A second polarization selector for absorbing or reflecting a fourth polarization having a transmission axis crossing the transmission axis; and a second polarization selector disposed behind the second polarization selector and irradiating the second polarization selector with light. Illumination means, wherein the illumination means includes a reflection light-condensing pattern for reflecting light incident from the second polarization selection means side in the optical axis direction. It is characterized by.
[0013]
According to this invention, the light emitted from the illuminating means disposed behind passes through the second polarization selecting means to become the third polarized light, and the third polarized light passes through the transmission polarization axis changing means. Then, after a predetermined polarization state is obtained, if the first polarization is included in a part of the polarization state, the light is transmitted through the first polarization selection unit and emitted to the observation side. Also, when external light enters from the observation side, it passes through the first polarization selecting means and becomes the first polarized light, and this first polarized light becomes a predetermined polarization state by passing through the transmission polarization axis changing means. After that, if the third polarized light is contained in a part thereof, the third polarized light passes through the second polarized light selecting means and is emitted to the illumination means. The third polarized light is reflected so as to be condensed in the optical axis direction by a reflection condensing pattern provided in the illumination means, and the reflected light is again transmitted to the second polarization selection means and the transmission polarization axis. The light passes through the variable means and the first polarization selection means and is emitted to the observation side.
[0014]
In addition, the first polarization selection unit reflects the second polarized light of the incident external light and emits the reflected light as surface reflected light, so that the illumination unit is turned off or a part of the illumination light emitted from the illumination unit. By cutting off or reducing the transmitted light that is the reflected light that is a part of the external light reflected by the reflective light-condensing pattern, the above-mentioned surface reflected light is mainly emitted from the display device. By doing so, a mirror mode in which the display surface is viewed in a mirror shape is established.
[0015]
As described above, when displaying, in addition to the transmitted light that is a part of the illumination light irradiated by the illumination means, a part of the external light is condensed in the optical axis direction by the reflection light condensing pattern of the illumination means. Thus, it is possible to use the reflected light generated by the reflection in such a manner as described above, so that the visibility of the display in a bright place can be improved. In particular, surface reflected light is always present, but in the present invention, reflected light condensed in the optical axis direction by the reflection condensing pattern can be used, so that deterioration in visibility due to surface reflected light can be reduced. it can. On the other hand, in the conventional liquid crystal display device shown in FIG. 7 using a prism sheet, even if external light tries to enter the backlight from the liquid crystal panel, the prism sheet is arranged in the middle thereof, The incident external light component is scattered and dissipated.
[0016]
In the present invention, the variable transmission polarization axis means means capable of changing the polarization axis of at least a part of the polarized light by transmitting the polarized light. Therefore, if at least a part of the third polarized light included in the illumination light is converted into the first polarized light by the transmitted polarization axis changing means, display by the transmitted light becomes possible. Further, at least a part of the first polarized light included in the external light is changed to the third polarized light by the transmission polarization axis changing unit, and at least one of the reflected lights formed by reflecting the third polarized light by the reflection light-collecting pattern is used. When the portion is changed to the first polarized light again by the transmission polarization axis changing means, display by the reflected light becomes possible. The transmission polarization axis changing means can be composed of a substance having optical rotation and other substances having birefringence.
[0017]
In the present invention, the lighting unit includes a light source, a light guide member including a light incident surface facing the light source and a light exit surface facing the transmissive display unit, and the light exit surface of the light guide member. And a light reflection layer disposed on the opposite side. According to this means, by having the light reflecting layer disposed on the side opposite to the light emitting surface in the light guide member, the amount of light reflected by the reflection light-collecting pattern can be increased by reflection by the light reflecting layer. . In particular, since the reflected light is condensed in the optical axis direction by the reflected light condensing pattern, the external light can be efficiently used for display by increasing the amount of the reflected light.
[0018]
In the present invention, the light reflection layer preferably has a mirror-like reflection surface. It is desirable that the reflection surface of the light reflection layer be a regular reflection surface (mirror surface) such as a metal surface instead of a diffusion reflection surface such as a white resin sheet. This makes it possible to further increase the amount of light reflected by the reflected light-converging pattern. As a material that can form such a regular reflection surface, aluminum, chromium, silver, or an alloy mainly composed of these metal elements, or a thin film thereof, or a dielectric layer having a different refractive index is laminated. And the like. In the present invention, the contribution to the reflective display exceeds 50% for the light reflecting layer as described later, and thus the visibility is greatly affected by the reflectance of the light reflecting layer.
[0019]
In the present invention, the light reflection layer preferably has an average reflectance in a visible light range of 95 to 99%. When the average reflectance in the visible light region is 95 to 99%, the visibility of display is particularly improved, and a practical display device can be configured. In particular, a metal reflective film made of silver or a silver alloy or a dielectric multilayer film described below exhibits a high reflectance falling within the above range. Here, the average reflectance can be defined as, for example, an average of reflectances in a wavelength range of 400 nm to 800 nm.
[0020]
In the present invention, the light reflection layer is preferably formed by stacking a plurality of dielectric films. High reflectance can be easily obtained by using a dielectric multilayer film as the light reflection layer. For example, a dielectric multilayer film (trade name: ESR, 3M) having an average reflectance of 98.4% in a wavelength range of 400 nm to 800 nm can be obtained.
[0021]
In the present invention, it is preferable that the reflection light-condensing pattern is an uneven reflection surface provided on the light reflection layer and having a plurality of reflection surface portions each having a V-shaped cross section oriented in the optical axis direction. According to this, since the reflection surface portion having a V-shaped cross section oriented in the optical axis direction is arranged on the uneven reflection surface of the light reflection layer, external light incident from various directions is incident on the uneven reflection surface. At this time, the external light can be reflected so as to be efficiently collected in the optical axis direction. Here, the reflecting surface portion having a V-shaped cross section includes a concave groove having a V-shaped cross section, a pyramid-shaped or conical-shaped concave portion, and the like. In addition, it is desirable that the concave-convex reflecting surface is formed by continuously and repeatedly arranging the concave-convex reflecting surface portion in order to enhance the light collecting property.
[0022]
In the present invention, the reflection light-condensing pattern may be an uneven surface provided on the light guide member and having a plurality of uneven surface portions having a triangular or V-shaped cross section oriented in the optical axis direction. preferable. According to this, a plurality of uneven surface portions having a triangular cross section or a V-shaped cross section oriented in the optical axis direction are arranged on the uneven surface of the light guide member, so that external light incident from various directions can be uneven. When incident on the surface, the external light is reflected by the light reflection layer after being refracted, or the external light is directly reflected, whereby the external light is efficiently collected in the optical axis direction. Can be finally reflected. Here, the uneven surface portion having a triangular cross section includes a ridge having a triangular cross section, a pyramid-shaped or a conical convex portion, and the uneven surface portion having a V-shaped cross section includes a concave portion having a V-shaped cross section. Grooves, pyramidal or conical recesses, and the like are included. In addition, it is desirable that the uneven surface is formed by continuously and repeatedly arranging the uneven surface portions in order to enhance the light collecting property.
[0023]
In the present invention, it is preferable that the second polarization selector transmits the third polarized light and absorbs the fourth polarized light. By making the second polarized light selecting means transmit the third polarized light and absorb the fourth polarized light, when the second polarized light selecting means is a reflective polarizer, the second polarized light selecting means can be used. It is possible to prevent the visibility of the display from being reduced (particularly the contrast) due to the reflection of the fourth polarized light by the means.
[0024]
In the present invention, a third polarization selection unit that transmits the third polarization and reflects the fourth polarization is disposed between the second polarization selection unit and the illumination unit. preferable. According to this, of the illumination light emitted by the illumination means, the fourth polarized light which does not pass through the second polarization selection means can be reflected back to the illumination means side by the third polarization selection means in advance. Therefore, if at least a part of the return light is converted into the third polarized light by some optical phenomenon such as refraction or reflection, the part can be used as display light. In particular, since this return light is incident from the observation side, this return light is also reflected so as to be condensed in the optical axis direction by the reflection light condensing pattern, so that the ratio of use as display light can be increased. Can be. Therefore, the use efficiency of the illumination light of the illumination means can be increased, and the visibility of the display can be further improved.
[0025]
In the present invention, between the second polarization selection means and the illumination means, from the second polarization selection means side, a quarter wavelength means and a predetermined polarization component are transmitted and the predetermined polarization component is transmitted. And a cholesteric liquid crystal layer that reflects a different polarization component are preferably arranged in this order. The cholesteric liquid crystal layer has a circular dichroism (for example, a property of transmitting one circularly polarized light in the clockwise direction and the counterclockwise direction and reflecting the other circularly polarized light). While transmitting, the remainder can be reflected to the illumination means. The light transmitted through the cholesteric liquid crystal layer is converted into linearly polarized light by a quarter wavelength unit, and is incident on a second polarization selecting unit. Therefore, the 波長 wavelength means and the cholesteric liquid crystal layer pass through the cholesteric liquid crystal layer, and the vibration plane of the linearly polarized light converted by the 波長 wavelength means almost coincides with the polarization transmission axis of the second polarization selecting means. Preferably, they are arranged in a manner. The light returned to the illumination unit by being reflected by the cholesteric liquid crystal layer is reused by changing the polarization state in the illumination unit, so that the light use efficiency can be increased as a whole, and the display can be performed. Can be brightened.
[0026]
In the present invention, it is preferable that a light diffusion layer is disposed between the second polarization selection unit and the illumination unit. The light diffusion layer can reduce display unevenness caused by uneven brightness of the illuminating means, for example, display unevenness caused by uneven brightness caused by the above-mentioned reflection and condensing pattern. Here, when the third polarization selecting means is provided, it is desirable that this light diffusion layer is disposed closer to the observation side than the third polarization selecting means. This is because only the light used for direct display is diffused, and the fourth polarized light reflected by the third polarization selecting means and returned to the illumination means is not diffused. This is because the traveling direction is prevented from largely deviating from the optical axis direction, and the light use efficiency can be improved as a whole.
[0027]
In the present invention, a fourth polarization selection unit that transmits the first polarization and absorbs the second polarization is disposed between the first polarization selection unit and the transmission polarization axis changing unit. Is preferred. An optical element such as the first polarization selector, for example, a so-called reflective polarizer, generally has low polarization selectivity, and thus tends to cause a decrease in contrast in the display mode. By arranging the fourth polarization selection means, it is possible to substantially increase the polarization selectivity, so that it is possible to prevent a decrease in contrast.
[0028]
Next, an electronic apparatus according to the present invention includes any one of the display devices described above, and control means for controlling the display device. As an electronic apparatus having the display device of the present invention, a mobile phone, a portable information terminal, and the like can be improved in visibility in a bright place such as the outdoors and reduction in power consumption of lighting means. It is effective to use a portable electronic device such as a portable watch.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of a display device and an electronic apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0030]
[First Embodiment]
First, a liquid crystal display device 200 which is a first embodiment of the display device according to the present invention will be described with reference to FIG. In the liquid crystal display device 200, a liquid crystal panel 210 is disposed on the observation side (upper side in the figure), and a backlight 220 as illumination means is disposed behind the liquid crystal panel 210.
[0031]
In the liquid crystal panel 210, transparent substrates 211 and 212 made of glass, plastic, or the like are bonded with a sealant 213, and a liquid crystal 214 is sealed between the substrates 211 and 212 with the sealant 213. An electrode 211a made of a transparent conductor such as ITO (indium tin oxide) is formed on the inner surface of the substrate 211, and an alignment film 211b made of a polyimide resin or the like covers the electrode 211a. In addition, on the inner surface of the substrate 212, an electrode 212a made of a transparent conductor or the like as described above is formed, and an electrode 212b as described above covers the electrode 212a.
[0032]
On the outer surface of the substrate 212, a polarizing plate (absorption polarizing plate) 216 as a fourth polarization selecting unit and a reflective polarizing plate 231 as a first polarization selecting unit are sequentially arranged toward the observation side. Further, on the outer surface of the substrate 211, a polarizing plate (absorption polarizing plate) 215 as a third polarization selecting unit, a light diffusion layer 233, and a reflective polarizing plate 232 as a second polarization selecting unit are arranged rearward. They are arranged sequentially.
[0033]
Here, the reflective polarizing plate transmits linearly polarized light having a vibration plane parallel to the polarization transmission axis and reflects linearly polarized light having a vibration plane crossing the polarization transmission axis (for example, orthogonal in the present embodiment). It is to let. As this reflective polarizing plate, a laminate described in International Application Publication No. WO 95/27919, in which a plurality of types of mutually different birefringent polymer films are laminated, can be used. As this laminate, there is a laminate film having a trade name of “DBEF” (manufactured by 3M). Further, a cholesteric liquid crystal in which a quarter-wave plate is disposed on the front and back may be used.
[0034]
In particular, in the case of the present embodiment, a cholesteric liquid crystal layer disposed on the backlight side and a １ ／ wavelength plate disposed on the liquid crystal panel side of the cholesteric liquid crystal layer can be used as the reflective polarizing plate 232. Since the cholesteric liquid crystal layer exhibits circular dichroism, for example, it transmits one of clockwise circularly polarized light and counterclockwise circularly polarized light and reflects the other. One circularly polarized light is transmitted through the cholesteric liquid crystal layer, converted into linearly polarized light by a quarter wavelength plate, and emitted toward a liquid crystal panel. The other circularly polarized light is reflected by the cholesteric liquid crystal layer and returned to the backlight 220. At least a part of the light returned to the backlight 220 changes its polarization state due to reflection or refraction described later inside the backlight 220, and finally becomes polarized light that can pass through the cholesteric liquid crystal layer and can be used for display. .
[0035]
The polarizing plates 215 and 216 transmit linearly polarized light having a vibration plane parallel to the polarization transmission axis, and have linear vibrations having a vibration plane crossing the polarization transmission axis (for example, orthogonal to the present embodiment). A known absorption-type polarizing plate that absorbs light can be used. Here, the polarizing plate 216 and the reflective polarizing plate 231, and the polarizing plate 215 and the reflective polarizing plate 232 are arranged so that their polarization transmission axes are aligned. In this case, it is not necessary that both polarization transmission axes exactly coincide with each other, but the intersection angle of both polarization transmission axes is preferably within 15 degrees, more preferably within 5 degrees.
[0036]
Further, it is preferable that the polarization transmission axes of the polarizing plates 216 and 231 and the polarization transmission axes of the polarizing plates 215 and 232 have an arrangement necessary for the configuration of the liquid crystal device. For example, when the liquid crystal panel 210 is a TN liquid crystal cell having a twist angle of 90 degrees, an orthogonal Nicol arrangement (an arrangement in which both polarization transmission axes have a cross angle of 90 degrees) is adopted.
[0037]
It is preferable that the light diffusion layer 233 is a diffusion adhesive layer that bonds the front and rear layers or substances (in this embodiment, the polarizing plate 215 and the reflective polarizing plate 232). As the light diffusing layer 233, one in which fine particles of silica having a different refractive index are dispersed in an acrylic resin base material, and one in which fine particles of another acrylic resin having a different refractive index are dispersed in an acrylic resin base material Etc. can be used. It is desirable that the particle size of these fine particles is about 2 to 3 μm. Here, it is preferable to form the diffusion adhesive layer by using an adhesive material for the resin substrate or using an adhesive as the resin substrate. In this case, the light diffusion layer can also be used as the adhesive layer. For example, in this embodiment, the light diffusion layer 233 can be used as an adhesive layer between the polarizing plate 215 and the reflective polarizing plate 232.
[0038]
On the other hand, the backlight 220 includes a light source 221 composed of a cold-cathode tube or an LED (light emitting diode), a light source reflector 222 for directing light emitted from the light source 221 in a predetermined direction (right side in the illustrated example), and a light source 221. It has a light guide plate 223 arranged in the light emission direction and a light reflection layer 224 arranged behind the light guide plate 223. Here, if the light emission direction of the light source 221 has sufficient directivity, the light source reflector 222 is unnecessary.
[0039]
The light guide plate 223 includes a light incident surface 223 a for receiving light emitted from the light source 221, a light emitting surface 223 b for emitting light introduced into the liquid crystal panel 210, and a back surface opposite to the light emitting surface 223 b. And an uneven surface 223c formed thereon. In a normal light guide plate, light emitted from the light source 221 is introduced into the inside of the light guide plate 223, and the refractive index of the light guide plate 223 and the refractive index of the surrounding material (for example, air) (normally, When the incident angle is larger than the critical angle θc of total reflection determined by the following formula, the light is confined in the light guide plate 223 by total reflection and is opposed from the light source 221 side. The light propagates through the light guide plate 223 toward the side. When the incident angle becomes smaller than the critical angle θc, the light is emitted from the light emitting surface 223b. Light emitted from the back side is reflected by the reflection surface of the light reflection layer 224, propagates in the thickness direction of the light guide plate 223, and is emitted from the light emission surface 223b.
[0040]
The light guide plate 223 can be made of an acrylic resin such as polycarbonate or PMMA (polymethyl methacrylate), but is preferably made of a material having high transparency as much as possible. That is, the transmittance for display light forming a display image formed by the liquid crystal display device 200 is high. For example, the transmittance is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more, on average over the entire wavelength of the display light. Is more desirable.
[0041]
In the light guide plate 223 of the present embodiment, an uneven surface 223c is formed on the back surface on the light reflecting layer 224 side, and the light reflecting layer 224 is formed by applying a metal thin film on the uneven surface 223c. As the light reflection layer 224, a layer made of various reflective substances can be used. The light reflection layer 224 may be provided with a diffusion-type reflection surface such as white polyethylene. (Mirror-like reflecting surface). The metal thin film can be formed by an evaporation method, a sputtering method, or the like. Further, a multilayer reflective sheet (dielectric multilayer film) in which transparent dielectric layers (resin layers and the like) having different refractive indexes are laminated can also be used. As this kind of multilayer reflection sheet, a laminated resin sheet having a trade name of “ESR” (manufactured by 3M) is exemplified. This product has an average reflectance of 98.4% in the visible light range (wavelength 400 to 800 nm).
[0042]
The reflectivity of the light reflecting layer 224 is preferably in the range of an average reflectivity of 95 to 99% in a visible light region (wavelength: 400 to 800 nm). As a material exhibiting a reflectance within this range, a metal reflective film made of silver or a silver alloy may be mentioned in addition to the dielectric multilayer film. When the value is below the above range, the reflected light becomes weak, and the display quality is reduced. Materials exceeding the above range are difficult to obtain, and even if available, they are expensive.
[0043]
On the uneven surface 223c, on the back surface of the light guide plate 223, ridges having a triangular cross section are continuously and repeatedly arranged in a light incident direction (left and right directions in the drawing) from the light source 221, or a pyramidal or conical ridge is formed. It is configured by being repeatedly arranged vertically and horizontally continuously on the back surface. Therefore, in the light reflecting layer 224 applied on the uneven surface 223c, concave grooves having a V-shaped cross section are continuously and repeatedly arranged in the light incident direction (horizontal direction in the drawing), or have a pyramidal or conical shape. Are provided on the rear surface of the concave-convex reflective surface 224a.
[0044]
Since the concave / convex reflecting surface 224a of the light reflecting layer 224 is formed by arranging concave grooves or concave portions having a V-shaped cross section, light incident from the liquid crystal panel 210 side is not affected much by the incident angle. The light is reflected in the direction converged in the optical axis direction (vertical direction in the figure). Thus, light incident from the liquid crystal panel 210 side can be condensed in the optical axis direction by the light reflection layer 224 and reflected. For this reason, the distribution of the light emitted from the light guide plate 223 in the emission direction should be a distribution concentrated in the optical axis direction and its vicinity (for example, within a range of a solid angle of 10 to 20 degrees around the optical axis direction). That is, the concave-convex reflecting surface 224a has a reflection light-condensing pattern that reflects light incident from the second polarization selection means (polarizing plate 215) in the optical axis direction. .
[0045]
Next, the operation and effect of the liquid crystal display device 200 according to the present embodiment configured as described above will be described. In the following, for the sake of simplicity, it is assumed that the liquid crystal panel 210 is a TN-type liquid crystal cell and the relationship between polarizers arranged on both sides of the liquid crystal is basically a crossed Nicols arrangement. explain. However, in the present embodiment, the present invention is not limited to the TN type liquid crystal cell, but may be an STN type liquid crystal cell. It may be an active matrix type liquid crystal panel provided for each.
[0046]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, among the illumination light emitted from the backlight 220, linearly polarized light (third polarized light) having a vibration plane parallel to the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate 232 is reflected polarized light. Linear polarized light (fourth polarized light) having a vibration plane orthogonal to the polarization transmission axis and transmitted through the plate 232 is reflected by the reflective polarizing plate 232. Then, the third polarized light is appropriately diffused as it is by the light diffusion layer 233, then passes through the polarizing plate 215 as it is, and passes through the liquid crystal 214. Here, when the liquid crystal 214 is in a state where no voltage is applied, the polarization transmission axis of the third polarized light rotates by 90 degrees, and a straight line having a vibration plane parallel to the polarization transmission axes of the polarizing plate 216 and the reflective polarizing plate 231. The light becomes polarized light (first polarized light), passes through the polarizing plate 216 and the reflective polarizing plate 231 as it is, and is emitted as transmitted light T to the observation side. On the other hand, when the liquid crystal 214 is in the voltage-applied state, the polarization transmission axis of the third polarized light does not change as it is, and the linearly polarized light (vibration plane) having a vibration plane orthogonal to the polarization transmission axes of the polarizing plate 216 and the reflective polarizing plate 231. The second polarized light is absorbed by the polarizing plate 216 and is not emitted to the observation side.
[0047]
Further, as described above, the fourth polarized light L1 of the illumination light is reflected by the reflective polarizing plate 232, returns to the light guide plate 223, is reflected again by the concave / convex reflective surface 224a, and enters the reflective polarizer 232 again. I do. Here, when a part of the light changes its polarization state by the inside of the light guide plate 223 or the uneven reflection surface 224a of the light reflection plate 224, for example, a part of the fourth polarization L1 becomes the third polarization. At this time, the part is transmitted through the reflective polarizing plate 232 and the polarizing plate 215, and is emitted like the transmitted light T and becomes light that contributes to display. This light is converged in the optical axis direction by the concave / convex reflecting surface 224a which is a reflection condensing pattern similarly to the transmitted light T described above, so that it can efficiently contribute to the visibility of display.
[0048]
Next, when external light is incident on the liquid crystal display device 200, the second polarized component of the external light is reflected by the reflective polarizing plate 231 and emitted to the observation side as reflected light R1. In general, the reflected light R1 is not so strongly viewed because external light is incident from various directions and the incident light is particularly high in an inclined direction different from the viewing direction of the observer.
[0049]
The first polarized light component of the external light passes through the reflective polarizer 231 and the polarizer 216 and passes through the liquid crystal 214. Here, when the liquid crystal 214 is in a state where no voltage is applied, the first polarized light becomes a third polarized light by rotating its polarization transmission axis by 90 degrees, passes through the polarizing plate 215, and is transmitted to the light diffusion layer 233. And is transmitted through the reflective polarizing plate 232 as it is. Then, the light enters the light guide plate 223 from the light exit surface 223b, and enters the uneven reflection surface 224a. Then, the light is reflected by the concave / convex reflecting surface 224a so as to be condensed in the optical axis direction, again passes through the reflective polarizing plate 232, the light diffusing layer 233, and the polarizing plate 215 again, and enters the liquid crystal 214 again. . Then, the third polarized light becomes the first polarized light, and thereafter, sequentially transmits through the polarizing plate 216 and the reflective polarizing plate 231, and is emitted as reflected light R3 to the observation side.
[0050]
On the other hand, when the liquid crystal 214 is in the voltage applied state, the first polarized light, which is a part of the external light, becomes the fourth polarized light without rotating the polarization transmission axis, and is absorbed by the polarizing plate 215. However, when the polarizing plate 215 is not provided, the fourth polarized light is reflected by the reflective polarizing plate 231 and again passes through the liquid crystal 214 to become the first polarized light as shown by the dotted line in FIG. The light passes through the polarizing plate 231 and is emitted to the observation side as reflected light R2. In general, the reflected light R2 also has a small component in the optical axis direction, and the proportion of the reflected light R2 that is visually recognized by an observer is small.
[0051]
The reflected light R3 is different from the reflected light R1 and the reflected light R2 and is condensed in the optical axis direction by a reflection condensing pattern, so that most of the light is visually recognized by an observer. Therefore, the reflected light R3 can be light that contributes to display more efficiently than other reflected light.
[0052]
Since the reflected light R3 determines the reflective display (reflective display light component) in the present embodiment, the reflection characteristic of the light reflective layer 224 is the most important factor for improving the display quality. For example, when the above “ESR” is used as the light reflection layer 224, light is applied to a laminate of the lower polarizing plate, the reflection polarizing plate, the two light-collecting sheets, the light guide plate 223, and the light reflection layer 224. The reflection contribution of the light reflection layer 224 of the reflected light obtained as a result exceeded 55%. Of course, when the light-collecting sheet is not used as in the present embodiment, it is considered that the reflection contribution ratio of the light reflecting layer is further increased. Therefore, in order to make the display quality of the display device of the present embodiment practical, it is preferable to increase the reflectance of the light reflection layer 224. In particular, it is desirable that the light reflection layer 224 has a mirror-like reflection surface, and that its reflectance is in the range of 95 to 99%.
[0053]
Next, by turning off the backlight 220 or setting the liquid crystal panel 210 in a light blocking state, the transmitted light T and the reflected light R3 disappear, and only the reflected light R1 remains. Can be realized, so that the mirror mode can be displayed. When the third polarization selecting means (polarizing plate 215) does not exist, the above-mentioned reflected light R2 is generated also in this mirror mode.
[0054]
As described above, in the present embodiment, in the display mode, in addition to the transmitted light T caused by the illumination light irradiated by the backlight, the light is condensed in the optical axis direction by the concave / convex reflecting surface 224a that is a reflection condensing pattern. Since the display can be performed using the reflected light R3, the visibility of the display screen can be improved even when the reflected light R1 that is the surface reflected light exists or in a bright place such as the outdoors. Can be secured. In particular, since the reflected light R3 is condensed in the optical axis direction by the reflection light-condensing pattern (concavo-convex reflection surface 224a) provided in the illumination means (backlight 220), the ratio of use as display light increases. Therefore, it is possible to greatly contribute to improving the visibility of the display screen.
[0055]
In the present embodiment, since the polarizing plate 215 serving as the third polarization selecting unit is provided, the reflected light based on the reflection of external light by the reflective polarizing plate 232 serving as the second polarization selecting unit in a state where no electric field is applied. Since it is possible to prevent the occurrence of R2, it is possible to suppress a decrease in contrast due to the generation of reflected light R2 in a pixel that should be in the light blocking state in the display mode.
[0056]
Further, in the present embodiment, by providing the fourth polarization selection means (polarization plate 216), the polarization selectivity in the selection operation between the first polarization and the second polarization can be increased, and thus the display light can be increased. Can be transmitted and blocked with higher selection characteristics, and as a result, the display contrast can be improved.
[0057]
In addition, the uneven reflection surface 224a, which is a reflection light condensing pattern, basically condenses external light in the optical axis direction to increase the contribution ratio of the reflected light R3 to the display, and the light guide plate by the reflection polarizing plate 232. Since the contribution ratio of the fourth polarized light L1 returned to 223 to the final display can also be increased, the visibility of the display can be greatly improved as a whole. This reflection polarization pattern also has a function of directing the light introduced into the light guide plate 223 by the light source 221 in the optical axis direction. In addition, by providing this reflected light-condensing pattern, it is not necessary to dispose a prism sheet on the observation side of the light guide plate 223. Therefore, by using no prism sheet, external light is scattered by the prism sheet, and the reflected light R3 is not reflected. Dissipation is prevented.
[0058]
Further, since the light diffusion layer 233 is arranged on the observation side relative to the reflective polarizing plate 232, the fourth polarized light L1 of the illumination light is prevented from being diffused by the light diffusion layer 233 and widely dissipated. Therefore, the overall light use efficiency can be further increased.
[0059]
[Second embodiment]
Next, a liquid crystal display device 200 ', which is a second embodiment of the display device according to the present invention, will be described with reference to FIG. In the liquid crystal display device 200 ', components other than the light guide plate 223' and the light reflection layer 224 'are completely the same as those in the first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference characters. Omitted.
[0060]
In the present embodiment, the light guide plate 223 'has the same light incident surface 223a' and light emitting surface 223b 'as in the first embodiment, but has a rear shape opposite to the light emitting surface 223b' and a rear surface. The structure is different from the first embodiment. That is, a concave / convex surface 223c 'formed by continuously and repeatedly forming a concave / convex surface portion having a V-shaped cross section is provided on the back surface of the light guide plate 223'. Each concave / convex surface portion constituting the concave / convex surface 223c 'is provided. Has a steeply inclined first slope 223c-1 'formed on the light source 221 side, and a second slope 223c-2' that is gentler than the first slope 223c-1 '. The first slope 223c-1 'faces diagonally outward (diagonally lower right in the drawing) in the opposite direction to the light source 221, and the second slope 223c-2' becomes a diagonally outward direction (diagonally lower left in the drawing) toward the light source 221. ing. The light reflecting layer 224 'has a flat reflecting surface without reflecting the uneven surface 223c' on the back surface of the light guide plate 223 '.
[0061]
As the light reflection layer 224 ', a metal plate, a composite plate in which a metal thin film is applied to the surface of a sheet (substrate) of resin, glass, or the like by vapor deposition, sputtering, or the like is used. Can be.
[0062]
In the present embodiment, the uneven surface 223c 'in which the uneven surface portion having the first inclined surface 223c-1' and the second inclined surface 223c-2 'is repeatedly provided as a reflection and condensing pattern. In addition to the effect of condensing the reflected light R3 in the optical axis direction in the same manner as described above, one of the light that is introduced from the light source 221 into the light guide plate 223 'and propagates toward the opposite side to the light source 221 is obtained. The portion is substantially reflected in the optical axis direction by the steeply inclined first slope 223c-1 ', and the remaining part is refracted by the first slope 223c-1' and enters the light reflection layer 224 '. As a result, it is also configured to be substantially reflected in the optical axis direction. Therefore, since the reflection light-condensing pattern itself also has a function of condensing the light from the light source 221 in the optical axis direction, the ratio of the transmitted light T that contributes to the display can be increased.
[0063]
In addition, each uneven surface portion having the first slope 223c-1 ′ and the second slope 223c-2 ′ may be formed by a concave groove having a V-shaped cross section, or a pyramid having an inclined axis. Or it may be constituted by a conical concave portion.
[0064]
[Third embodiment]
Next, a liquid crystal display device 200 "which is a third embodiment of the display device according to the present invention will be described with reference to Fig. 3. In this embodiment, a light guide plate 223" and a light reflection layer 224 "of illumination means are described. Other than the above, the third embodiment is the same as the first embodiment, and therefore, the same portions are denoted by the same reference characters and description thereof is omitted.
[0065]
In this embodiment, the light guide plate 223 "has the same light incidence surface 223a" and light emission surface 223b "as in the first embodiment, but the back surface 223c" opposite to the light emission surface 223b "is flat. The light reflecting layer 224 "disposed opposite the rear surface 223c" has a concave-convex reflecting surface 224a in which a concave-convex reflecting surface portion having a V-shaped cross section is continuously formed on the surface opposing the rear surface 223c ". The concave-convex reflecting surface portion may be constituted by a concave groove having a V-shaped cross section, or may be constituted by a pyramidal or conical concave portion. Similarly to the uneven surface 223c 'of the second embodiment, the first and second inclined surfaces have a steeply inclined obliquely facing the light source 221 side and a gentlely inclined second inclined surface obliquely opposed to the light source 221. Make up Good. In this case, becomes the reflected light collecting pattern composed of uneven reflective surface has also a function of condensing the light introduced from the light source 221 in the optical axis direction.
[0066]
In addition, as the light reflection layer 224 ″, a metal plate, a composite plate in which a metal thin film is applied to the surface of a sheet (substrate) of resin, glass, or the like by vapor deposition or sputtering, a multilayer reflection sheet, or the like is used. be able to.
[0067]
In the present embodiment, of the incident external light, the third polarized light transmitted through the liquid crystal panel 210 is transmitted through the light guide plate 223 ″ and reflected by the uneven reflection surface 224a ″ of the light reflection layer 224 ″. As a result, the reflected light R3 is collected in the optical axis direction, and in this embodiment, of the light emitted from the light source 221 and introduced into the light guide plate 223 ", the component leaked from the back surface 223c" Is also reflected so as to be focused in the optical axis direction.
[0068]
[Other embodiments]
Next, other embodiments other than the above embodiments according to the present invention will be described. FIGS. 4A and 4B are schematic cross-sectional views schematically showing another configuration example of a backlight which is an illuminating means provided with the reflection-light-condensing pattern according to the present invention.
[0069]
The backlight 320 of the configuration example illustrated in FIG. 4A includes a light source 321 including an LED (light emitting diode), a light guide plate 323, and a light reflection layer 324. The light guide plate 323 includes a light incident surface 323a, a light exit surface 323b, and a concave and convex surface 323c similar to those of the first embodiment. The light reflection layer 324 has a flat reflection surface different from that of the first embodiment. Even in such a configuration of the reflection and light condensing pattern, light incident from the light exit surface 323b side is basically condensed in the optical axis direction by reflection and refraction on the uneven surface 323c and reflection on the light reflection layer 324. It can be reflected so as to be in a state.
[0070]
A backlight 420 having a configuration example shown in FIG. 4B includes a light source 421, a light guide plate 423, and a light reflection layer 424 similar to the above. The light guide plate 423 has the same light incident surface 423a as described above, but has an uneven surface 423b as a light emitting surface. The back surface opposite to the light exit surface is formed flat, and a light reflection layer 424 having a flat reflection surface is disposed on the back surface.
[0071]
The uneven surface 423b is formed by repeatedly forming an uneven surface portion having a V-shaped cross section continuously. The uneven surface portion is provided with a steeply inclined first slope 423b-1 facing the opposite side of the light source 421 and a gentle slope second slope 423b-2 facing the light source 421 side. Due to the uneven surface 423b, light emitted in the optical axis direction from the inside of the light guide plate 423 or light incident in the optical axis direction from the liquid crystal panel side is hardly deflected. Of the external light and the like incident through the panel, light traveling in a direction greatly inclined with respect to the optical axis direction is condensed in the optical axis direction and finally reflected directly or reflected by the light reflection layer 424. Is emitted to the liquid crystal panel side.
[0072]
In each of the examples described above, the reflection and condensing pattern is provided. In addition to the reflection and condensing pattern, a basic function as an illuminating unit, for example, is to emit light incident on the light guide plate from the light source. Various structures having a light deflecting function for emitting light from the surface toward the liquid crystal panel may be separately provided. For example, the light guide plate is formed in a wedge shape, or a printed layer having a scattering function is formed on the back surface of the light guide plate. However, it is desirable not to separately provide a structure having a scattering function or a diffusion function that impairs the function of the reflection and light collection pattern.
[0073]
[Electronics]
Finally, an embodiment of an electronic apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an electronic apparatus including a liquid crystal display device 200 as the display device (electro-optical device) as a display unit will be described. FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an overall configuration of a control system (display control system) for the liquid crystal display device 200 in the electronic apparatus of the present embodiment. The electronic device shown here has a display control circuit 290 including a display information output source 291, a display information processing circuit 292, a power supply circuit 293, and a timing generator 294. Further, the liquid crystal display device 200 similar to the above is provided with a drive circuit 200G for driving the liquid crystal panel 210 (see FIG. 1). The drive circuit 200G is generally configured by a semiconductor IC chip or circuit pattern directly mounted on the liquid crystal panel 210, or a semiconductor IC chip or circuit pattern mounted on a circuit board conductively connected to the liquid crystal panel 210. You.
[0074]
The display information output source 291 includes a memory such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), a storage unit such as a magnetic recording disk or an optical recording disk, and a tuning circuit for synchronizing and outputting a digital image signal. And is configured to supply display information to the display information processing circuit 292 in the form of an image signal in a predetermined format based on various clock signals generated by the timing generator 294.
[0075]
The display information processing circuit 292 includes various known circuits such as a serial-parallel conversion circuit, an amplification / inversion circuit, a rotation circuit, a gamma correction circuit, and a clamp circuit. Is supplied to the drive circuit 200G together with the clock signal CLK. The driving circuit 200G includes a scanning line driving circuit, a signal line driving circuit, and an inspection circuit. The power supply circuit 293 supplies a predetermined voltage to each of the above-described components.
[0076]
FIG. 6 shows a mobile phone as one embodiment of the electronic apparatus according to the present invention. The mobile phone 1000 has an operation unit 1001 and a display unit 1002. A plurality of operation buttons are arranged on the front of the operation unit 1001, and a microphone is built in the inside of the transmission unit. Further, a speaker is arranged inside the receiver of the display unit 1002.
[0077]
In the display unit 1002, a circuit board 1100 is disposed inside a case body, and the above-described liquid crystal display device 200 is mounted on the circuit board 1100. The liquid crystal display device 200 installed in the case body is configured so that the display surface can be visually recognized through the display window 200A.
[0078]
Note that the electro-optical device and the electronic apparatus of the present invention are not limited to the illustrated examples described above, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, each of the electro-optical devices described in the above embodiments is a liquid crystal display device having a liquid crystal panel. Instead of the liquid crystal panel, an inorganic electroluminescent device, an organic electroluminescent device, a plasma display device, and an FED (field emission device) are used. A device having various electro-optical panels such as a display device can also be used.
[0079]
In each of the above embodiments, a passive matrix type liquid crystal display device has been described as an example, but the present invention may be applied to an active matrix type or segment type liquid crystal display device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view schematically showing a structure of a first embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view schematically showing a structure of a second embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view schematically showing a structure of a third embodiment according to the present invention.
4A and 4B are schematic cross-sectional views schematically showing the structure of a backlight according to another configuration example according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a display control system of the electronic device according to the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing the appearance of a mobile phone as an electronic device according to the invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view schematically showing the structure of a conventional liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
200 liquid crystal display device, 210 liquid crystal panel, 211, 212 substrate, 213 sealing material, 214 liquid crystal, 215, 216 polarizing plate, 220 backlight, 221 light source, 223 light guide plate, 223a light Incident surface, 223b: light emitting surface, 223c: uneven surface, 224: light reflecting layer, 224a: uneven reflecting surface, 231, 232: reflective polarizing plate, 233: light diffusing layer

Claims (13)

透過偏光軸可変手段と、
該透過偏光軸可変手段の観察側に配置された、第１の偏光を透過するとともに前記第１の偏光の透過軸と交差する透過軸を有する第２の偏光を反射する第１の偏光選択手段と、
前記透過偏光軸可変手段の背後に配置された、第３の偏光を透過するとともに前記第３の偏光の透過軸と交差する透過軸を有する第４の偏光を吸収若しくは反射する第２の偏光選択手段と、
前記第２の偏光選択手段の背後に配置され、前記第２の偏光選択手段に光を照射する照明手段と、を有し、
前記照明手段は、前記第２の偏光選択手段側から入射する光を光軸方向に集光した状態に反射する反射集光パターンを備えていることを特徴とする表示装置。Transmission polarization axis variable means,
A first polarization selecting means disposed on the observation side of the transmission polarization axis changing means for transmitting the first polarization and reflecting a second polarization having a transmission axis crossing the transmission axis of the first polarization; When,
A second polarization selector disposed behind the transmission polarization axis changing means, which transmits the third polarization and absorbs or reflects the fourth polarization having a transmission axis crossing the transmission axis of the third polarization. Means,
Illuminating means disposed behind the second polarization selection means and irradiating light to the second polarization selection means,
The display device, wherein the illuminating means includes a reflection light-condensing pattern for reflecting light incident from the second polarization selection means side in a state of being condensed in an optical axis direction. 前記照明手段は、光源と、該光源に対向する光入射面及び前記透過型表示手段に対向する光出射面を備えた導光部材と、該導光部材の前記光出射面とは反対側に配置された光反射層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。The illuminating unit includes a light source, a light guide member including a light incident surface facing the light source and a light exit surface facing the transmission type display unit, and a light guide surface of the light guide member opposite to the light exit surface. The display device according to claim 1, further comprising a light reflection layer disposed. 前記光反射層は、鏡面状の反射面を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。The display device according to claim 1, wherein the light reflection layer has a mirror-like reflection surface. 前記光反射層は、可視光域における平均反射率が９５〜９９％であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。The display device according to claim 3, wherein the light reflection layer has an average reflectance in a visible light range of 95 to 99%. 前記光反射層は、複数の誘電体膜が積層されてなることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。The display device according to claim 4, wherein the light reflection layer is formed by stacking a plurality of dielectric films. 前記反射集光パターンは、前記光反射層に設けられ、前記光軸方向に向いた複数の断面Ｖ字形状の反射面部が配列された凹凸反射面であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。The said reflection light-condensing pattern is an uneven | corrugated reflection surface provided in the said light reflection layer, and arrange | positioned the some reflection surface part of the cross-section V-shape facing the said optical-axis direction, The characterized by the above-mentioned. Display device. 前記反射集光パターンは、前記導光部材に設けられ、前記光軸方向に向いた複数の断面三角形状若しくは断面Ｖ字形状の凹凸表面部が配列された凹凸表面であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。The reflective light-condensing pattern is provided on the light-guiding member, and has an uneven surface in which a plurality of uneven surface portions each having a triangular cross section or a V-shaped cross section oriented in the optical axis direction are arranged. Item 3. The display device according to Item 2. 前記第２の偏光選択手段は、前記第３の偏光を透過するとともに前記第４の偏光を吸収することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の表示装置。8. The display device according to claim 1, wherein the second polarization selector transmits the third polarization and absorbs the fourth polarization. 9. 前記第２の偏光選択手段と前記照明手段との間に、前記第３の偏光を透過するとともに前記第４の偏光を反射する第３の偏光選択手段が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。A third polarization selection unit that transmits the third polarization and reflects the fourth polarization is disposed between the second polarization selection unit and the illumination unit. Item 10. The display device according to Item 8. 前記第２の偏光選択手段と前記照明手段との間に、前記第２の偏光選択手段側から、１／４波長手段と、所定の偏光成分を透過するとともに前記所定の偏光成分と異なる偏光成分を反射するコレステリック液晶層と、がこの順に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。Between the second polarization selection means and the illumination means, from the second polarization selection means side, a quarter wavelength means, and a polarization component that transmits a predetermined polarization component and is different from the predetermined polarization component The display device according to claim 8, wherein the cholesteric liquid crystal layer that reflects light is arranged in this order. 前記第２の偏光選択手段と前記照明手段との間に光拡散層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置。The display device according to claim 1, wherein a light diffusion layer is disposed between the second polarization selection unit and the illumination unit. 前記第１の偏光選択手段と前記透過偏光軸可変手段との間に、前記第１の偏光を透過するとともに前記第２の偏光を吸収する第４の偏光選択手段が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の表示装置。A fourth polarization selection unit that transmits the first polarization and absorbs the second polarization is disposed between the first polarization selection unit and the transmission polarization axis changing unit. The display device according to claim 1, wherein: 請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の表示装置と、該表示装置を制御する制御手段とを有することを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising: the display device according to claim 1; and control means for controlling the display device.
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